數(shù)學大師解題小故事

于志洪

（一）曾任國際數(shù)學教育委員會主席的弗賴登塔爾在《思辨數(shù)學與算法數(shù)學》中提出問題：“設有白酒與紅酒各一杯，分量相同.現(xiàn)從白酒杯中舀一匙放入紅酒杯中，調勻后，舀回一匙放進白酒杯中.問白酒杯中所含的紅酒是否少于紅酒杯中所含的白酒？”

弗氏說，會出現(xiàn)兩種解法.多數(shù)人會在設酒杯和羹匙的容積之后，實際計算一番（其中不少人還會遇到困難）.只有少數(shù)人會作如下的“思辨”求解：兩個杯子最終所盛液體分量相同.設想將每杯中的白酒與紅酒分離，則白酒杯中之紅酒是來自紅酒中之“所失”，而紅酒杯中“所失”的分量正好由白酒置換.因此，白酒杯中所含的紅酒與紅酒杯中所含的白酒，分量相同.

多一點思考，換一個角度，問題就一語道破！大師的“思路”，令人大開眼界.

（二）當代數(shù)學大師陳省身，1980年在北京大學的一次講學中妙語驚人：“人們常說，三角形內角和等于180°.但是，這是不妥的！”當時全場爆發(fā)一陣笑聲，于是陳教授作了精辟的解釋：“三角形內角和為180°”不妥，不是說這個事實不對，而是說這種看問題的方法不對，應該說“三角形外角和是360°”.把眼光盯住內角，只能看到三角形，四邊形，……，n邊形的內角和分別是180°，360°，……，（n-2）·180°——公式里出現(xiàn)了邊數(shù)n.

如果看外角呢？不論是三角形、四邊形或n邊形，外角和都是360°！這樣就把一切可能的情況用一個十分簡單的結論概括出來，用一個與n無關的常量（360°）代替了與n有關的公式，找到了更一般、更明白的規(guī)律.

設想一只螞蟻在多邊形的邊界上繞圈子，每經(jīng)過一個頂角，它的前進方向就要改變一次，改變的角度恰好是這個頂點處的外角的度數(shù).爬了一圈，回到原處，角度改變量之和當然恰好是360°.

（三）G·波利亞曾任國際數(shù)學教育委員會主席，“雞兔同籠”問題最早見于我國古代的《孫子算經(jīng)》.波利亞認為該題是一個“智力測驗的難題”，若干世紀以來一直使“許多聰明的青少年感興趣”.下面就讓數(shù)學教育大師向我們講解“雞兔同籠”問題.

題目：一戶農(nóng)家的大籠子里關著若干只雞和兔子，它們共有50個頭和140條腿，問其中雞、兔各幾只？

解1（試湊法）一共50只雞兔，它們不會全是雞，否則只有100條腿；也不可能全是兔子，否則將有200條腿.會不會正好一半是雞，另一半是兔子？如果這樣，總共的腿數(shù)為25×2+25×4，即150條，超過了題目中的140條.可知兔子應少于25只，讓我們再試一試（即20只兔子，30只雞），這時總共的腿數(shù)為20×4+30×2=140（條）.這里用的是試湊、猜測的辦法.

解2（觸景生情引發(fā)的巧思）在我們持續(xù)探求新解法時，有人忽然看見籠子里的家畜作出一種新姿勢：每只雞都用一條腿站著，而每只兔子都僅用后腿（兩條）站著.這時，只用了半數(shù)的腿，即70條腿，在70這個數(shù)目中，顯然雞的頭只計算了一次，而兔子的頭則計算了兩次.從70這個數(shù)減去所有的頭數(shù)50，就應是兔子的頭數(shù)70-50=20，即兔子20只，于是雞有30只.

巧思是誘人的，但畢竟不可多得，如果不是“觸景生情”，也一定是有心人久經(jīng)思索所得.

解3（代數(shù)的方法）我們已經(jīng)學過“好的數(shù)學——方程（組）”，多數(shù)讀者一定會列方程（組）解決此題：